KR20220036407A - 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 등의 기판을 액자형 지그로써 파지한 상태에서 수직이동시키면서 표면처리작업을 수행하는 시스템에 있어서 기판에 얼룩이 생기는 것을 최대한 방지하여 제품 품질을 높일 수 있는 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템에 관한 것이다. 그의 구성은, 일직선 형태로 배치 구성되는 메인챔버; 상기 메인챔버 내부로 기판을 공급하는 기판공급부; 박형으로 된 기판의 가장자리를 클램프로 파지하는 복수 개의 지그; 상기 메인챔버 내부에 설치되는 지그이송장치; 상기 지그이송장치에 의해 상기 메인챔버 내부에서 이송되는 기판의 표면에 표면처리액을 분사하는 표면처리단; 상기 표면처리단을 통과한 기판의 표면에 세정수를 분사 공급하기 위한 기판 수세단; 상기 기판 수세단을 통과한 기판의 표면에서 세정수를 제거하기 위한 기판 건조단;을 갖는 기판의 비접촉식 수직 처리시스템에 있어서; 상기 표면처리단과 수세단 사이에는 액절단을 위한 댐핑챔버가 마련되어 있어서 표면처리를 마친 기판이 댐핑챔버를 거쳐 수세단으로 투입되도록 하며; 상기 댐핑챔버의 내부에는 댐핑챔버로 유입된 기판에 세정수를 분사하기 위한 사전수세기구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템{Vertical Typed Continuous Developing System Having Improved Stain Proof Function}

본 발명은 기판의 수직 처리시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인쇄회로기판 등의 기판을 액자형 지그로써 파지한 상태에서 수직이동시키면서 표면처리작업을 수행하는 시스템에 있어서 기판에 얼룩이 생기는 것을 최대한 방지하여 제품의 품질을 높일 수 있는, 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템에 관한 것이다.

기판을 처리하기 위한 여러 작업내용과 이 작업을 수행하는 여러 시스템이 있다. 기판이라 함은 각종 전자제품에 사용되는 인쇄회로기판이 대표적이다. 기판을 처리한다는 것은 도금, 현상, 에칭, 박리, 전처리 등의 작업을 의미한다.

인쇄회로기판은 기술의 발달로 초박형화 및 대형화되는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라서 인쇄 회로 기판 제조 분야에서 있어서 고밀도, 고속화, 소형화에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 특히 인쇄회로기판 상의 배선패턴을 최대한 미세하게 형성하기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.

인쇄회로기판에 배선패턴을 형성하는 방법으로 대표적인 것은 세미 어디티브(Semi-additive) 공법이다. 세미 어디티브 공법은 시드층인 화학 구리도금층을 배선부인 전기 구리도금층에 대해 선택적으로 에칭하는 패턴 형성방법이다. 에칭이란 화학 약제의 침식작용을 이용하여 포토레지스트에 의해 보호되고 있는 회로패턴을 제외한 도금층을 화학적 방법으로 제거하는 작업을 일컫는다.

이러한 에칭작업 역시 기판의 연속적 수직처리시스템(이하, '수직처리장치'라 함)에 의해 이루어진다. 종래의 수직처리장치에서는 박형 기판을 파지하기 위하여 액자 형태로 된 지그를 사용하여 왔다. 지그는 사각의 프레임으로 되어 있으며 그의 상단과 하단에는 기판의 상하단을 각각 클램핑하기 위한 클램프가 설치되어 있다.

수직처리장치는 지그를 연속적으로 이송시키기 위한 지그 이송장치를 가지고 있다. 지그 이송장치는 컨베이어와 유사하게 지그를 연속적으로 구동시킨다.

예를 들어 수직처리장치가 에칭공정을 위한 것일 경우에, 기판은 이송되는 과정에서 1차웨팅(wetting), 에칭(etching), 수세, 및 건조의 과정을 차례로 거치게 된다. 이 과정들은 연속적으로 이어지게 되는데, 그로 인해 에칭에 사용되는 약품이 수세 공정에까지 전달되는 경우가 흔히 생긴다. 그리고 이 반대로 수세에서 사용되는 세정수가 에칭공정이 이루어지고 있는 챔버에 유입되기도 한다. 이러한 혼입 현상은 기판의 품질에 좋지 않은 영향을 미친다.

그래서 종래에는 에칭단과 수세단의 사이에 댐핑구간으로서의 액절단 구간을 마련하고 있다. 이 액절단구간은 에칭약품 및 세척수의 사용이 없는 중간지대에 해당하는 구간이다. 이 구간을 마련함으로써 서로 다른 종류의 처리액 간의 혼입 문제는 없어지게 되었다. 이 액절단구간은 2 ~ 3kgf/㎠의 압력으로 노즐을 통해 분사되는 약품의 비산현상과, 기판과 분사액의 접촉 및 누적에 따른 약품의 흐름을 고려하여 적어도 500mm의 길이로 확보하는 것이 바람직하였다.

그러나 이러한 시스템에도 문제가 없는 것이 아니었다. 기판 위에 얼룩이 생기는 문제가 대두되었던 것이다. 이 문제의 발생 이유를 연구한 결과 본 발명자는 에칭단으로부터 배출된 기판이 액절단 구간을 거치면서 에칭시 남아있던 약품이 자연건조됨으로써 얼룩을 생기게 한다는 결론을 얻었다.

다른 문제로는 수직 공정의 필연적인 현상으로서 에칭액이 기판의 하단으로 흐르면서 기판의 하단부가 상단부에 비하여 에칭량(또는 식각률)이 더 많아져 표면처리의 편차가 생긴다는 것이다. 기판의 에칭편차에 의하여 밀착력의 차이가 생기고 자동 공정시 변색에 의한 작동오류가 생길 수도 있게 된다.

대한민국 특허출원 제10-2016-0115157호 대한민국 특허출원 제10-2007-0088002호

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은 인쇄회로기판 등의 기판을 액자형 지그로써 파지한 상태에서 수직이동시키면서 표면처리작업을 수행하는 시스템에 있어서, 기판의 얼룩현상이 개선된 기판의 수직처리시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 구체적인 목적은, 에칭단과 수세단 사이에서 생길 수 있는 공정 상의 문제, 즉 에칭액의 자연건조에 의한 얼룩발생 및 에칭액의 아래로 흘러내림에 따라서 에칭량의 편차가 발생하는 문제를 개선시키는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 베이스프레임의 상부에 설치되는 것으로서 작업공간이 되는 복수 개의 단위챔버가 일직선 형태로 배치 구성되는 메인챔버; 상기 메인챔버 내부로 기판을 공급하는 기판공급부; 박형으로 된 기판의 가장자리를 클램프로 파지하여 팽팽하게 유지한 상태에서 작업이 이루어질 수 있도록 하는 복수 개의 지그; 상기 메인챔버 내부에 설치되는 것으로서 기판을 파지하고 있는 상기 지그를 연속적으로 이송시키기 위한 지그이송장치; 상기 지그이송장치에 의해 상기 메인챔버 내부에서 이송되는 기판의 표면에 표면처리액을 분사하는 표면처리단; 상기 표면처리단을 통과한 기판의 표면에 세정수를 분사 공급하기 위한 기판 수세단; 및 상기 기판 수세단을 통과한 기판의 표면에서 세정수를 제거하기 위한 기판 건조단;을 갖는 기판의 비접촉식 수직 처리시스템에 있어서;

상기 표면처리단과 수세단 사이에는 액절단을 위한 댐핑챔버가 마련되어 있어서 표면처리를 마친 기판이 상기 댐핑챔버를 거쳐 수세단으로 투입되도록 하며;

상기 댐핑챔버의 내부에는 댐핑챔버로 유입된 직후의 기판에 세정수를 분사하기 위한 사전수세기구가 설치되는 것을 특징으로 하는 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 댐핑챔버로 유입되기 직전에 상기 기판을 파지하고 있는 클램프 상에 묻어있는 표면처리액을 압축공기로써 분사하여 떨어내기 위한 에어컷기구를 더 포함할 수 있다.

상기 에어컷기구는 클램프를 향해 배치되는 에어 분사노즐과, 상기 에어 분사노즐에 압축공기를 분사 공급하기 위한 압축공기 공급부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 표면처리단을 구성하는 마지막 단위챔버의 후단에 설치되는 것으로서 기판에 표면처리액을 분사 공급하기 위한 마감표면처리기구를 포함하되, 상기 마감표면처리기구는 상기 기판을 향해 표면처리액을 분사하도록 상기 표면처리단을 구성하는 마지막 단위챔버의 후단에 설치되는 갭분사노즐; 상기 갭분사노즐에 표면처리액을 공급하기 위한 처리액공급부;를 더 포함할 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 액자형 지그로써 인쇄회로기판 등의 기판을 파지한 상태에서 수직이동시키면서 표면처리작업을 수행하는 시스템에서 표면처리단과 수세단 사이의 구조를 개선함으로써 얼룩현상을 없애거나 최소화하여 제품 품질을 향상시킬 수 있는 개선된 기판 처리장치가 제공된다.

좀 더 구체적으로는, 기판이 표면처리구간과 세정구간 사이에 마련되는 댐핑구간을 통과하는 동안 표면처리액이 자연건조되는 것을 방지할 수 있으며, 표면처리액이 댐핑구간을 통과하는 동안 아래로 흘러내림으로써 기판의 상하단에 걸쳐 표면처리량이 상이하게 되는 문제를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템의 전체 평면구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템의 주요부의 평면 구성도이고, 도 3은 주요부의 정면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템의 주요부의 개략 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템의 댐핑챔버의 단면구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

우선 본 발명에 의한 기판의 비접촉식 수직연속 처리시스템의 구성을 도 1을 참조하여 간단히 설명한다.

일직선 형태로 연속되어 있는 작업공간이 마련되도록 박스 형태로 메인챔버(1)가 설치된다. 메인챔버는 베이스프레임의 상부에 설치된다. 메인챔버(1)는 작업공간이 되는 복수 개의 단위챔버(1a)가 일직선 형태로 배치됨으로써 구성된다.

기판공급부(3)는 메인챔버(1)의 일측 내부로 기판을 공급한다. 복수 개의 지그(7, 도 3 참조)는 박형으로 된 기판(P)의 가장자리를 클램프(6)로 파지하여 팽팽하게 유지한 상태에서 작업이 이루어질 수 있도록 한다. 표면처리단(5)은 메인챔버(1) 내부에서 이송되는 기판(P)의 표면에 표면처리액(L)을 분사한다. 아래에서 설명되는 표면처리작업은 에칭작업을 포함할 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 반드시 이 공정에 한정되는 것은 아니다.

수세단(9)과 건조단(11)은 표면처리단(5)을 통과한 기판의 표면에 세정수 및 에어를 분사 공급하여 세정과 건조를 수행한다. 지그반송부(13)는 처리가 완료된 기판(P)을 파지하고 있는 지그(5)를 상기 기판공급부(3)를 향하여 반송하며, 기판회수부(15)는 지그(5)에서 기판(P)을 회수하여 후속공정으로 넘기며 지그(5)는 지그반송부(13)를 통해 회수되도록 한다.

본 발명에 의하면, 기판공급부(3), 표면처리단(5), 수세단(9), 건조단(11) 및 지그반송부(13)의 각 경계지점 중 어느 한 곳 이상에는 버퍼부가 마련될 수 있다. 본 발명에 의하면 표면처리단(5)과 수세단(9)의 경계에 액을 차단하기 위한 댐핑챔버(17)가 설치된다. 이 댐핑챔버(17)는 전술한 버퍼부에 포함되는 개념으로서 기판을 향해 어느 액도 분사되지 않게 한다는 의미를 가지고 있는 것이다. 이 댐핑챔버(17)의 필요성에 대해서는 배경기술에서 언급한 바와 같다.

이하 본 발명의 주요부에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.

기판(P)은 화살표(W) 방향으로 이송된다. 댐핑챔버(17)는 표면처리단(5)의 최말단에 위치한 표면처리챔버(5')와 수세단의 가장 처음에 설치되는 수세챔버(9')의 사이에 위치하며 독립된 공간을 가지고 있다. 댐핑챔버(17)의 길이(L)는 보통 400mm ~ 800mm로 되어 있다.

본 발명의 핵심은 액분사 과정을 통한 표면처리를 마친 기판(P)이 아무런 처리 없이 댐핑챔버(17)를 통과하지 않도록 하는 것에 있다. 언급한 것처럼 아무런 처리 없이 댐핑챔버(17)를 통과함에 따라 액의 자연건조에 따른 얼룩현상 등이 생기기 때문이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 댐핑챔버(17)의 내부에 사전수세기구(19)가 설치된다.

사전수세기구(19)는 댐핑챔버(17)로 유입된 직후의 기판에 세정수를 분사하기 위한 것이다. 사전수세기구(19)는 세정수분사노즐(21)과 세정수분사노즐(21)로 세정수를 공급하기 위한 세정수공급부(23)를 포함한다. 세정수분사노즐(21)을 통해 분사되는 세정수의 공급압력과 유량은 수세단(9)의 분사노즐과 같을 수도 있지만, 버퍼부의 특성상 그와 다르게 세팅할 수 있다. 세정수가 비산하여 표면처리단(5)으로 혼입되는 것을 방지하기 위한 것이다.

세정수의 분사방향도 기판(P)의 이송방향을 향하도록 할 수 있다. 즉 표면처리단(5)을 등진 상태에서 세정수를 분사하도록 할 수 있다.

여기서 사용되는 세정수는 후속되는 수세단(9)에 사용되는 세정수와는 독립적으로 공급할 수 있다. 수세단(9)에 사용되는 세정수와 독립적으로 관리함으로써 세정수의 관리비용을 절감하기 위한 것이다. 이를 위해 독립된 세정수챔버(25)와 펌프(27)를 포함할 수 있다.

또한 세정수분사노즐(21)은 도시된 것처럼 바(bar) 형태로 되어 있으며, 이 바의 길이방향을 따라 복수 개의 분사공(21a)이 설치된 구조로 되어 있다. 세정수분사노즐(21)은 댐핑챔버(17)의 초입부에 설치된다. 기판(P)이 댐핑챔버(17)로 유입되는 즉시 세정수를 공급받도록 하기 위함이다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 댐핑챔버(17)로의 유입 직전에 기판(P)을 파지하고 있는 클램프(6) 상에 묻어있는 표면처리액을 압축공기로써 분사하여 떨어내기 위한 에어컷기구(29)를 더 포함할 수 있다.

에어컷기구(29)는 표면처리단(5)의 최말단에 위치한 표면처리챔버(5')에 설치되는 것으로서 클램프(6)를 향해 배치되는 에어분사노즐(31)과, 에어분사노즐(31)에 압축공기를 분사 공급하기 위한 압축공기 공급부(33)를 포함할 수 있다. 에어분사노즐(31)은 에어나이프(air knife)로 되어 있을 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 마감표면처리기구(35)를 더 포함한다. 마감표면처리기구(35)는 표면처리단(5)의 최말단에 위치한 표면처리챔버(5')에서 표면처리액을 기판(P)에 분사 공급하기 위한 것이다.

마감표면처리기구(35)는 기판(P)을 향해 표면처리액을 분사할 수 있도록 배치되는 갭분사노즐(37)과, 갭분사노즐(37)에 표면처리액을 공급하기 위한 처리액공급부(41)를 더 포함할 수 있다. 여기서 사용되는 표면처리액은 표면처리단(5)의 그것과 같다. 갭분사노즐(37)은 도시된 바에 의하면 수직방향으로 설치된 바(bar) 형태로 되어 있다.

마감표면처리기구(35)는 표면처리단(5)을 떠나기 직전까지 표면처리과정을 거치도록 하기 위한 것이고, 표면처리액이 기판(P)을 따라 아래로 흘러내림으로써 표면처리액이 기판(P)의 하단에 더 많이 공급되는 편중현상을 최소화하기 위한 것이다.

다만 갭분사노즐(37)의 분사공은 표면처리단(5)을 향한 방향으로 나있는 것이 바람직하다. 표면처리액이 댐핑챔버(17)로 유입되는 것을 저지하기 위함이다.

한편, 각 단위챔버(1a)를 구획하는 격판에는 기판의 이송통로(G)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하기 위한 개폐셔터(미도시됨)가 설치될 수 있다. 또한 지그 감지센서로 하여금 지그가 격판에 근접하는 것을 감지하여 개폐셔터를 열고 닫게끔 할 수 있다.

본 발명은 에칭공정에서 액절단구간을 통과하는 짧은 시간 동안에도 기판 위에 잔존하는 처리액에 의해 기판의 품질(특히 얼룩현상)에 악영향을 미칠 수 있음을 발견하고 그에 대한 조치를 취한 것에 핵심이 있다. 본 발명자는 얼룩현상이 발생하지 않는 임계시간(critical time period)을 찾아내고(예를 들어 10초), 그 시간 이내에 자연건조가 진행되는 것을 중단시키는 조치를 함으로써 문제를 해결한 것이다. 그리고 이러한 개념은 에칭공정 이외의 기판처리공정에도 적용할 수 있다는 결과를 얻었다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위에 개시된 실시예는 당업자에 의해 얼마든지 조합되어 실시될 수 있으며, 어떠한 조합이든지 본 발명의 권리범위 내에 있는 것이 된다.

1 : 메인챔버 3 : 기판공급부
5 : 표면처리단 6 : 클램프
7 : 지그 9 : 수세단
11 : 건조단 13 : 지그반송부
15 : 기판회수부 17 : 댐핑챔버
19 : 사전수세기구 21 : 세정수 분사노즐
23 : 세정수 공급부 25 : 세정수 챔버
27 : 펌프 29 : 에어컷기구
31 : 에어분사노즐 33 : 압축기 공급부
35 : 마감표면처리기구 37 : 갭분사노즐
39 : 처리액공급부
P : 기판 W : 이송통로

Claims (4)

1. 베이스프레임의 상부에 설치되는 것으로서 작업공간이 되는 복수 개의 단위챔버가 일직선 형태로 배치 구성되는 메인챔버;
   상기 메인챔버 내부로 기판을 공급하는 기판공급부;
   박형으로 된 기판의 가장자리를 클램프로 파지하여 팽팽하게 유지한 상태에서 작업이 이루어질 수 있도록 하는 복수 개의 지그;
   상기 메인챔버 내부에 설치되는 것으로서 기판을 파지하고 있는 상기 지그를 연속적으로 이송시키기 위한 지그이송장치;
   상기 지그이송장치에 의해 상기 메인챔버 내부에서 이송되는 기판의 표면에 표면처리액을 분사하는 표면처리단;
   상기 표면처리단을 통과한 기판의 표면에 세정수를 분사 공급하기 위한 기판 수세단; 및
   상기 기판 수세단을 통과한 기판의 표면에서 세정수를 제거하기 위한 기판 건조단;
   을 갖는 기판의 비접촉식 수직 처리시스템에 있어서;
   상기 표면처리단과 수세단 사이에는 액절단을 위한 댐핑챔버가 마련되어 있어서 표면처리를 마친 기판이 댐핑챔버를 거쳐 상기 수세단으로 투입되도록 하며;
   상기 댐핑챔버의 내부에는 상기 댐핑챔버로 유입된 직후의 기판에 세정수를 분사하기 위한 사전수세기구가 설치되는 것을 특징으로 하는 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 댐핑챔버로 유입되기 직전에 상기 기판을 파지하고 있는 클램프 상에 묻어있는 표면처리액을 압축공기로써 분사하여 떨어내기 위한 에어컷기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 에어컷기구는 클램프를 향해 배치되는 에어 분사노즐과, 상기 에어 분사노즐에 압축공기를 분사 공급하기 위한 압축공기 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 표면처리단을 구성하는 마지막 단위챔버의 후단에 설치되는 것으로서, 표면처리액을 상기 기판에 분사 공급하기 위한 마감표면처리기구를 포함하되,
   상기 마감표면처리기구는,
   상기 기판을 향해 표면처리액을 분사하도록 상기 표면처리단을 구성하는 마지막 단위챔버의 후단에 설치되는 갭분사노즐; 및
   상기 갭분사노즐에 표면처리액을 공급하기 위한 처리액공급부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼룩현상을 개선한 기판의 수직처리시스템.

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